Hoy, un artículo publicado en ciencia documenta por primera vez los patrones globales de circulación del viento en la atmósfera superior de un planeta, 120 a 300 kilómetros sobre la superficie. Los hallazgos se basan en observaciones locales, en lugar de mediciones indirectas, a diferencia de muchas mediciones anteriores tomadas en la atmósfera superior de la TierraPero no sucedió en la Tierra: sucedió en Marte. Además de eso, todos los datos provienen de un instrumento y una nave espacial que no fueron diseñados originalmente para recolectar mediciones de viento.
En 2016, Mehdi Benna y sus colegas propusieron al equipo del proyecto de Atmósfera de Marte y Evolución Volátil MAVEN que reprogramaran remotamente la nave espacial MAVEN y su instrumento de gas natural y espectrómetro de masas de iones NGIMS para hacer un experimento único.para ver si las partes del instrumento que normalmente estaban estacionarias podrían "balancearse hacia adelante y hacia atrás como un limpiaparabrisas lo suficientemente rápido" para permitir que la herramienta recopile un nuevo tipo de datos.
Inicialmente, el equipo del proyecto MAVEN era reacio a implementar las modificaciones que Benna y sus colegas solicitaron. Después de todo, MAVEN y NGIMS habían estado orbitando Marte desde 2013, y estaban trabajando bastante bien recopilando información sobre la composición de la atmósfera de Marte.¿Poner todo eso en riesgo? Benna y sus colegas argumentaron que este proyecto recolectaría nuevos tipos de datos que podrían dar forma a nuestra comprensión de la atmósfera superior en Marte, informar estudios similares en la Tierra y ayudarnos a comprender mejor el clima planetario.
Benna, un científico planetario que opera desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA con el Centro UMBC para Tecnología de Ciencias Espaciales CSST, tuvo la idea del limpiaparabrisas mientras hacía una lluvia de ideas sobre cómo crear un instrumento que pudiera recopilar información sobre la circulación globalpatrones en la atmósfera superior de la Tierra. Se le ocurrió que, juntos, MAVEN y NGIMS podían hacer lo mismo en Marte, y ya estaban en el espacio.
Con cierta persistencia y muchos análisis preliminares, Benna y sus colegas convencieron al liderazgo de la misión MAVEN de probar su idea, después de que Lockheed Martin, el fabricante de la nave espacial, determinó que las modificaciones podrían ser posibles sin dañar el satélite "."Una ingeniosa reingeniería en vuelo sobre cómo operar la nave espacial y el instrumento", dice Benna. "Y al hacer ambas cosas: la nave espacial haciendo algo para lo que no fue diseñada y el instrumento haciendo algo para lo que no fue diseñada".mediciones de viento posibles "
efecto dominó
El nuevo documento se completó en colaboración con Yuni Lee, también del CSST de UMBC, y colegas de la Universidad de Michigan, la Universidad George Mason y la NASA. Se basa en datos recopilados dos días al mes durante dos años de 2016 a 2018Se esperaban algunos resultados, y otros fueron grandes sorpresas. "Lo refrescante es que los patrones que observamos en la atmósfera superior coinciden globalmente con lo que uno podría predecir de los modelos", dice Benna. "La física funciona".
En general, los patrones de circulación promedio de una temporada a otra fueron muy estables en Marte. Esto es como decir que en la costa este de los Estados Unidos, durante todo el año, los sistemas climáticos generalmente fluyen de oeste a este de una manera predecible.
Una sorpresa llegó cuando el equipo analizó la variabilidad a corto plazo de los vientos en la atmósfera superior, que fue mayor de lo anticipado. "En Marte, la circulación promedio es constante, pero si toma una instantánea en un momento dado, los vientosson muy variables ", dice Benna. Se necesita más trabajo para determinar por qué existen estos patrones de contraste.
Una segunda sorpresa fue que el viento a cientos de kilómetros sobre la superficie del planeta todavía contenía información sobre los accidentes geográficos debajo, como montañas, cañones y cuencas. A medida que la masa de aire fluye sobre esas características, "crea olas, efectos de ondas,que fluye hacia la atmósfera superior "y puede ser detectado por MAVEN y NGIMS, explica Benna." En la Tierra, vemos el mismo tipo de ondas, pero no a alturas tan altas. Esa fue la gran sorpresa, que estas pueden subira 280 kilómetros de altura "
Benna y sus colegas tienen dos hipótesis de por qué las ondas, llamadas "ondas ortográficas", duran tanto tiempo sin cambios. Por un lado, la atmósfera en Marte es mucho más delgada que en la Tierra, por lo que las ondas pueden viajar más sin obstáculos, como ondas.viajar más lejos en el agua que en la melaza. Además, la diferencia promedio entre picos geográficos y valles es mucho mayor en Marte que en la Tierra. No es raro que las montañas tengan 20 kilómetros de altura en Marte, mientras que el Monte Everest no es del todo nuevekilómetros de altura, y la mayoría de las montañas terrestres son mucho más cortas.
"La topografía de Marte está impulsando esto de una manera más pronunciada que en la Tierra", dice Benna.
avanzando
Continuar analizando los datos de este estudio puede ayudar a los científicos a determinar si los mismos procesos básicos están en acción en la atmósfera superior de la Tierra. Irónicamente, "tuvimos que tomar estas medidas en Marte para finalmente comprender el mismo fenómeno en la Tierra".Benna dice: "En última instancia, los resultados nos ayudarán a comprender el clima de Marte. ¿Cuál es su estado y cómo está evolucionando?"
Pero el equipo no está satisfecho con el conjunto de datos actual. "Queremos seguir midiendo. Tenemos dos años de datos, pero no nos detendremos allí", dice Benna. Incluso con el conjunto de datos que ya tienen,"Tenemos muchos años de modelos y análisis por delante". Es un tesoro de información que se puede examinar de formas aún no imaginadas, para aprender aún más sobre cómo funcionan los planetas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Maryland, condado de Baltimore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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